Stavba atomu, radioaktivita, f-prvky

Druhy jaderného záření

• Záření α - proud rychle letících jader helia 24He (částic alfa), proniká několika centimetrovou vrstvou vzduchu, má nejkratší dosah (lze ho zastavit např. i listem papíru)

• při vydávání záření se původní jádro rozpadá tzv. rozpadem α: ZAX  →  Z − 2A − 4Y +  24He

• nově vzniklý prvek má nukleonové číslo o 4 jednotky menší a protonové číslo o 2 jednotky menší než původní atom

• při vyzáření alfa částice dochází k posunu v periodické tabulce o dvě místa vlevo

• příklad: 88226Ra  →  24He +  86222Rn

  • Záření β - je proud specificky nabitých elektronů/pozitronů, které se uvolňují v jádře při přeměně neutronu na proton, je asi stokrát pronikavější než záření alfa, ale má menší ionizační účinky, svojí rychlostí se blíží rychlosti světla

• rozlišujeme záření β- (elektron) a β+ (kladně nabité pozitrony)

• lze ho odstínit 1 cm plexiskla nebo 1 mm olova, avšak při stínění urychlených elektronů těžkým materiálem (kovy) vzniká brzdné záření neboli rentgenové záření

• při vydání záření se původní jádro rozpadá tzv. rozpadem β-: ZAX  →  Z + 1AY +   − 10e

• vzniklý proton zůstává v jádře, elektron opouští jádro, tím dochází k posunu doprava (v tabulce prvků)

• příklad: 1532P →  − 10e +  1632S

  • Záření γ - elektromagnetické záření vysoké frekvence neboli proud velmi energetických fotonů, nemá elektrický náboj, a proto nereaguje na elektrické pole.

• jeho pronikavost je velmi vysoká, pro odstínění se používají velmi tlusté štíty z kovů velké hustoty (např. olovo), anebo slitin kovů velké hustoty

• Radionuklid je buď α nebo β zářič, γ je doprovodné záření

• rozpadové řady – 3 přirozené (uranová, aktinouranová, thoriová), 1 umělá (neptuniová)

Umělá radioaktivita

• Rutherford – první umělá transmutace jádra

umělý radionuklid lehkého prvku

• byla objevena roku 1934 Irenou Curierovou (dcerou objevitelů přirozené radioaktivity) a jejím manželem F. Joliotem

• tito badatelé objevili, že „bombardováním“ atomů hliníku alfa částicemi vzniká radioaktivní fosfor

1327Al +  24He  →  1530P +  01n

• při rozpadu uměle připraveného prvku vzniká z protonu neutron a pozitron (od elektronu se liší elementárním nábojem)

1530P  →  1430Si +  10e

Jaderné reakce

1. štěpné jaderné reakce

• jaderný reaktor – v jaderné elektrárně, ledoborce, ponorky, zbraně

• týká se těžších prvků

• 92235U +  01n  →  56140Ba +  3693Kr + 301n

• na uran dopadá neutron a může je štěpit na dvě jádra jiných prvků, přičemž se uvolní energie a 2-3 další neutrony, které mohou vyvolat další štěpení – dojde k řetězové reakci

• štěpnou reakci vyvolají pouze tzv. štěpné neutrony, které se pohybují dostatečně pomalu (pohybuje –li se příliš rychle, je jádrem uranu pohlcen a jádro se neštěpí)

• uvolnění velkého množství energie → snaha zpracovat na el. energii

• řízená (jaderný reaktor) – moderátor – snižuje rychlost neutronů – pohlcuje je, např. D2O, grafit, Cd, H3BO4

• je nutné udržovat počet štěpících se neutronů na optimální hodnotě, nadbytečné neutrony jsou proto pohlcovány tzv. řídícími tyčemi (karbid boru nebo slitiny kadmia)

• neřízená – jaderné zbraně

• štěpný materiál: 233U 235U 238U 239Pu

• elektrárny: Temelín a Dukovany